[發明專利]生物質微波熱解制合成氣的方法和系統

有效

• 申請號: 201611065782.2
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108117878B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王鑫;張彪;趙麗萍;蔡海樂;張長安;喬凱;劉繼華;宋永一
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C10B53/04
• 分類號: C10B53/04;C10B57/00;C10B49/02;B01J31/28;B01J31/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.生物質微波熱解制合成氣的方法，包括以生物質為原料的微波熱解反應工序、微波氣化反應工序和催化劑循環再生工序，其中微波氣化反應工序中使用的催化劑為包括氨化改性生物質半焦和氧化鎳組分的催化劑，以催化劑的總重量計，氨化改性生物質半焦為80%~95%，氧化鎳為5%~20%；所述氨化改性生物質半焦中，其各元素的含量為：碳75%~85%、氫2%~4%、氧10%~20%和氮3%~8%，其中，氮元素中吡啶類氮占1%~3%、吡咯類氮占1~3.5%、季氮占0.3~1.0%，石墨化度為45%~80%，氨化改性生物質半焦的石墨化度為45%~80%；所述催化劑通過以下方法制備：將生物質半焦與氨水混合進行氨化改性反應，再將氧化鎳加入至上述反應體系中，攪拌至不再有固體溶解為止，升溫反應，將沉淀物干燥分離、洗滌、干燥和焙燒，得到所述催化劑；所述催化劑循環再生工序包括氧化處理工序和氨化處理工序，所述氧化處理工序為在200~400℃，通入含氧氣體進行氧化；所述氨化處理工序為在300~500℃，通入含氨氣體進行氨化。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，制備催化劑的生物質半焦中碳含量75%~85%、氫含量2%~5%、氧含量10%~20%、氮含量1%~2%，生物質半焦的石墨化度為45%~80%；所述氨化改性反應中，生物質半焦與氨水以質量比為1：2~5混合，氨水的濃度為2~20%，溫度為25~50℃，時間為2~6h；加入的氧化鎳與氨水中氨的摩爾比為1：7~9。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物質微波熱解反應工序中，熱解溫度為400~600℃，熱解時間為2~10分鐘，微波功率密度1×10⁵~10×10⁵W/m³。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波熱解反應工序的反應溫度為300~500℃，反應時間2~5分鐘，微波功率密度1×10⁵~5×10⁵W/m³，熱解揮發性組分與催化劑的質量比為1：1~10。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑循環再生工序中的氧化處理工序反應壓力為0.2~0.6MPa，時間1~5分鐘，所述含氧氣體為空氣、氧氣與氮氣的混合物或氧氣與惰性氣體的混合物，氧氣在氣相中的體積分數為1%~5%。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑循環再生工序中的氨化處理工序中，處理時間為0.5~1分鐘，所述含氨氣體為氨氣與氮氣的混合物或氨氣與惰性氣體的混合物，氨氣在氣相中的體積分數為1%~5%。

7.生物質微波熱解制合成氣的系統，包括順次連接的進料組件、微波熱解組件、微波氣化組件和催化劑再生組件，所述催化劑再生組件包括氧化處理器（401）和氨化處理器（402），氨化處理器（402）連接至微波氣化組件；所述微波氣化組件中裝填催化劑，包括氨化改性生物質半焦和氧化鎳組分，以催化劑的總重量計，氨化改性生物質半焦為80%~95%，氧化鎳為5%~20%；所述氨化改性生物質半焦中，其各元素的含量為：碳75%~85%、氫2%~4%、氧10%~20%和氮3%~8%，氨化改性生物質半焦的石墨化度為45%~80%；所述催化劑通過以下方法制備：將生物質半焦與氨水混合進行氨化改性反應，再將氧化鎳加入至上述反應體系中，攪拌至不再有固體溶解為止，升溫反應，將沉淀物干燥分離、洗滌、干燥和焙燒，得到所述催化劑。